ПУЛЬСИРУЮЩИЙ КУМУЛЯТИВНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2022 года по МПК F02K7/75 

Заявляемое изобретение относится к ракетной технике, и основано на применении в ракетном двигателе пульсирующих кумулятивных струй, далее такой двигатель будет обозначаться - ПКРД, и может применяться как в маршевых, так и в управляющих ракетных двигателях.

Известен патент №2674091 «Пульсирующий турбореактивный двигатель», где описывается пульсирующий турбореактивный двигатель, снабженный входным диффузором, компрессором, газовой турбиной, выходным реактивным соплом и блоком пульсирующих камер сгорания, электродвигатель постоянного тока с редуктором. Блок пульсирующих камер сгорания содержит неподвижные горизонтальные пульсирующие камеры сгорания, два вращающихся клапанных диска. Камеры сгорания снабжены входными воздушными и выходными газовыми окнами. Вращающиеся клапанные диски связаны общим валом, первый из них, установленный перед камерами сгорания, имеет воздушные, а второй, установленный за камерами сгорания, имеет газовые окна. Оси клапанных дисков совпадают с горизонтальной осью блока камер сгорания. Блок камер сгорания содержит четыре пульсирующие камеры сгорания, расположенные по окружности этого блока с углами между радиальными осями камер сгорания, равными 90°. Первый клапанный диск имеет четыре воздушных отверстия, радиальные оси которых расположены под углами 45°, 135°, 225° и 315°. Второй клапанный диск имеет четыре газовые отверстия, радиальные оси которых расположены под углами 0°, 90°, 180° и 270° относительно центральной вертикальной оси блока камер сгорания. Изобретение позволяет увеличить мощность, реактивную тягу, экономичность и надежность пульсирующего турбореактивного двигателя.

Данный пульсирующий турбореактивный двигатель использует в качестве окислителя воздух, что в свою очередь исключает его применение в безвоздушном пространстве.

Также известен патент №2692171 «Пульсирующий кумулятивный ракетный двигатель» (далее - ПКРД), содержащий камеру сгорания, сопловой блок, канал подачи кислорода и канал подачи водорода, камеру распределения кислорода, камеру распределения водорода, камеру вихревой закрутки кислорода, камеру вихревой закрутки водорода, отличающийся тем, что кислород из камеры вихревой закрутки кислорода поступает в камеру сгорания по коническому каналу, который соединяет камеру вихревой закрутки кислорода и камеру сгорания, а водород из камеры вихревой закрутки водорода поступает в камеру сгорания по своему коническому каналу, который соединяет камеру вихревой закрутки водорода и камеру сгорания, а при вхождении потока кислорода и потока водорода в камеру сгорания происходит смешивание кислорода и водорода с образованием горючей смеси, которая, двигаясь по спирали, заполняет камеру сгорания, образуя при этом воронку, ось симметрии воронки совпадает с осью симметрии камеры сгорания, а в днище камеры сгорания выполнена запальная камера, в которой создаются условия для возникновения детонационной волны при воспламенении горючей смеси от запальной свечи, при этом происходит подъем температуры и давления продуктов сгорания, далее происходит расширение продуктов сгорания, а воронка, образовавшаяся при заполнении камеры сгорания, обеспечивает образование кумулятивной струи.

Недостатком данной конструкции является то, что в однокамерном исполнении сложно достичь большой мощности при низком уровне вибрации.

Задачей изобретения является создание пульсирующего кумулятивного ракетного двигателя с высоким удельным импульсом большой мощности с невысоким уровнем вибраций.

Поставленная задача решается тем, что ПКРД, состоящий из конической камеры, соплового блока и днища, внутренняя поверхность которого представляет собой сферический сегмент, с расположенными в стенке этого днища каналами подачи отдельно окислителя и отдельно горючего в пульсирующие кумулятивные камеры (работа которых описана в патенте №2692171), расположенные радиально по отношению к внутренней поверхности днища, при этом параметры камер выбираются из условия, чтобы частота пульсаций в каждой камере была не менее 300 Гц, и все камеры работали со смещением по фазе пульсаций относительно друг друга для уменьшения вибраций при работе двигателя, а количество камер может быть не менее 3, в зависимости от требуемой мощности и других параметров двигателя, при этом точка пересечения кумулятивных струй, вылетающих из пульсирующих кумулятивных камер совпадает с центром сферического сегмента внутренней поверхности днища, кроме того на двигателе устанавливается турбонасосный агрегат для обеспечения подачи горючего и окислителя.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1.

ПКРД состоит из: конической камеры (1), соплового блока (2), днища (3) с расположенными в стенке этого днища каналами (5) подачи отдельно окислителя и отдельно горючего, пульсирующих кумулятивных камер (4) (работа которых описана в патенте №2692171), кроме того на двигателе устанавливается турбонасосный агрегат (6) для обеспечения подачи горючего и окислителя. Коническая камера (1), сопловой блок (2) и днище (3) могут быть объединены в одну деталь.

Работа ПКРД происходит следующим образом: подача отдельно горючего и отдельно окислителя производится по каналам (5), расположенным в днище (3) ко всем пульсирующим камерам (4) при этом каждая пульсирующая камера (4), установленная радиально по отношению к внутренней поверхности днища, работает независимо друг от друга (работа камер (4) описана в патенте №2692171), и из каждой пульсирующей камеры с частотой не менее 300 Гц вырывается кумулятивная струя с высокой скоростью, так как количество пульсирующих камер большое, и они работают со смещением по фазе, то при смыкании кумулятивных струй будет формироваться равномерная высокоскоростная струя, при этом среднее давление в конической камере будет определяться диаметром критического сечения конической камеры (1).

Таким образом, можно создать пульсирующий кумулятивный ракетный двигатель с высоким удельным импульсом, большой мощностью и с невысоким уровнем вибраций.

Изобретение относится к ракетной технике и основано на совместной работе множества пульсирующих кумулятивных камер (работа которых описана в патенте №2692171), расположенных на днище ракетного двигателя (далее - ПКРД) радиально, и может применяться в качестве маршевых ракетных двигателей. ПКРД, состоящий из конической камеры, соплового блока и днища, внутренняя поверхность которого представляет собой сферический сегмент, с расположенными в стенке этого днища каналами подачи отдельно окислителя и отдельно горючего в пульсирующие кумулятивные камеры, расположенные радиально по отношению к внутренней поверхности днища, при этом параметры камер выбираются из условия, чтобы частота пульсаций в каждой камере было не менее 300 Гц и все камеры работали со смещением по фазе пульсаций относительно друг друга для уменьшения вибраций при работе двигателя, а количество камер может быть не менее 3, в зависимости от требуемой мощности и других параметров двигателя. Технический результат - создание пульсирующего кумулятивного ракетного двигателя с высоким удельным импульсом, большой мощностью и с невысоким уровнем вибраций. 1 ил.

Пульсирующий кумулятивный ракетный двигатель (далее ПКРД), содержащий блок пульсирующих камер с каналами подачи в камеры отдельно окислителя и горючего и сопловой блок, отличающийся тем, что пульсирующие кумулятивные камеры установлены на днище, внутренняя поверхность которого представляет собой сферический сегмент, соединенный с сопловым блоком с образованием конической камеры, причем количество пульсирующих кумулятивных камер может быть не менее 3, в зависимости от требуемой мощности и других параметров двигателя и с возможностью их работы со смещением по фазе пульсаций относительно друг друга.